振動熔接工件設(shè)計課件

1、材料與加工 授課者：郭鶴琳班級：工設(shè)四日二A -102下 102/05/17結(jié)合技術(shù)熱壓熔接超音波熔接振動熔接第13週熱壓熔接熱壓熔接被應(yīng)用於生產(chǎn)永久與密封性結(jié)合，主要運用在押出與射出成型熱塑性塑膠零件上，它是一個簡單的製程，即將結(jié)合的表面先經(jīng)加熱直到塑化，然後加壓結(jié)合直到接合面硬化 。第13週熱壓熔接什麼是熱壓熔接?階段一，工件置入模具內(nèi)並由真空吸附定位。階段二，工件接著接觸預(yù)熱熱壓板，並對熱壓熔接接合面加熱至材料表層塑化。階段三，移開隔離上下工件的熱壓板，使工件接觸利用壓力迫使工件塑化接觸面熔合，形成均勻材質(zhì)的結(jié)合。 第13週階段3:熔接階段2:加熱 階段1:進(jìn)料 工件置入夾具中 熔接部份

2、由治具支撐 軸向施力啟動依工件輪廓加熱壓板加熱裝置 軸向施力啟動 塑化聚合物形成熔接 熱壓熔接Notes for Designers 給設(shè)計師的提醒品質(zhì) 熔接強(qiáng)度取決於工件設(shè)計與使用材質(zhì)，加熱與塑化被局限於一定範(fàn)圍，上下工件各最多1釐米(0.04英吋)，使熱壓熔接製程不至於影響工件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 。 環(huán)境衝擊 熱壓熔接工法並未於熔接面添加任何材料，熔接過程也不會產(chǎn)生任何廢棄物，它屬於低環(huán)境衝擊製程 。 一般應(yīng)用 汽車產(chǎn)業(yè)是熱壓熔接的最大用戶，當(dāng)然，它也被應(yīng)用於一些包裝與醫(yī)藥產(chǎn)品上 。成本與生產(chǎn)速度 模具費用適中，成型時間相當(dāng)快速：約30秒，但是一些複雜與大型的熱壓熔接，可能需要較長時間：最多約10分

3、鐘 材料 雖然熱壓熔接的應(yīng)用被限制於利用射出成型與押出成型的工件，但大部份熱塑性塑膠都可利用這個工法連結(jié)。第13週熱壓熔接案例研究 熱壓熔接汽車零件Featured company Branson Ultrasonics提供廠商 Branson Ultrasonics。工件由兩件塑膠射出成型上下工件構(gòu)成(如圖1)，上下組件被分別置入所屬的夾具內(nèi)並由真空吸附定位(如圖2)。第13週(圖1)(圖2)熱壓熔接 案例研究 熱壓熔接汽車零件Featured company Branson Ultrasonics提供廠商 Branson Ultrasonics。加熱過程透過熱壓板進(jìn)行(如圖3)，將熔接面加

4、熱至高於材料熔點溫度至少攝氏50度(華氏122度)，在經(jīng)過幾秒鐘加熱後，上下工件迅速移開讓熱壓板抽離，接著上下工件接觸並藉由加壓促使工件熔接面熔合與凝固。第13週(圖3)熱壓熔接案例研究成品由模具中移開後檢驗(如圖4) 。熔接細(xì)部顯示邊緣擠出毛邊。毛邊由製程中加壓熔接過程產(chǎn)生，通常保留未加修飾，當(dāng)然，也可以藉由將毛邊部份成型為凸緣給予隱藏 。 第13週(圖4)(圖5)超音波熔接這個製程能利用超音波以高能振動型式產(chǎn)生永久性熔接，它是花費最少與加工速度最快的塑膠熔接製程，電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動是一種有效率能源利用，所以，是在許多塑膠熔接運用中第一個會被考慮的 第13週超音波熔接什麼是超音波熔接？超音波

5、熔接的工作原理是將電能藉由壓電盤轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣苷駝?，由石英組成的壓電盤通電後產(chǎn)生伸展與收縮，因為這種特性能將電能以95%的效率轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。第13週 超音波電源供應(yīng) 整流器 放大器 號角(工具) 工件 熔接區(qū)域 鐵砧超音波熔接什麼是超音波熔接？機(jī)械能被轉(zhuǎn)移至放大器，以調(diào)整振幅為適合使用於熔接的振動，接著，由號角傳遞振動至工件，號角由於製造正確共鳴的要求尺寸與長度受到限制。熔接接口由於振動磨擦生熱，造成材料塑化，而加壓後促使一種堅固且均質(zhì)的結(jié)合產(chǎn)生。第13週 超音波電源供應(yīng) 整流器 放大器 號角(工具) 工件 熔接區(qū)域 鐵砧超音波熔接Notes for Designers 給設(shè)計師的提醒第13週一般

6、應(yīng)用應(yīng)用廣泛，包括消費電子、包裝、安全設(shè)備與尿布 。材料 所有熱塑性塑膠均可應(yīng)用超音波熔接，紡織品與不織布材質(zhì)，包括熱塑性織物、複合材質(zhì)、塗佈紙與混合織物都能被熔接，少數(shù)金屬也可以 。成本與生產(chǎn)速度號角必須由高級航太用鋁或鈦製作，雖然如此，模具費用一般而言不高，熔接所需時間通常不超過1秒 。品質(zhì) 超音波熔接能在塑膠工件之間產(chǎn)生均質(zhì)結(jié)合，熔接強(qiáng)度高並可具可密封性 。環(huán)境衝擊 超音波熔接是一種有效率的能源利用，幾乎所有電能都被轉(zhuǎn)換成熔接介面的振動，所以熱幅射量極少 。超音波熔接應(yīng)用範(fàn)例超音波熔接TSM6行動電話TSM6行動電話由Product Partners 設(shè)計，超音波熔接被應(yīng)用於行動電話面板

7、總成，能以經(jīng)濟(jì)的手段產(chǎn)生多變組合的顏色與表面處理。這個工法提供極大的設(shè)計自由，因為，無法一次製造成型的零件，可利用超音波熔接製作複雜、精細(xì)的構(gòu)造。第13週超音波熔接案例研究超音波熔接用於剪切式熔接提供廠商 Branson Ultrasonics 放大器由鋁材經(jīng)陽極發(fā)色處理製成，不同的顏色代表它的工作頻率(如圖1)。工件將被熔接(如圖2)製成葉輪，而葉輪葉片上的小段差則為剪切式熔接提供阻隔。第13週(圖1)(圖2)超音波熔接案例研究超音波熔接用於剪切式熔接提供廠商 Branson Ultrasonics 號角被應(yīng)用於接觸工件，而整個熔接過程在1秒鐘內(nèi)完成(如圖3)，最後，具永久密封接合的成品由鐵

8、砧上移開(如圖4)。第13週(圖3)(圖4)振動熔接振動熔接是依據(jù)磨擦阻力熔接原理，工件之間藉由磨擦生熱讓接觸介面塑化，這個製程發(fā)展出直線或軌道振動熔接技術(shù)，應(yīng)用於平整接合面塑膠件之結(jié)合組立。第13週振動熔接什麼是振動熔接？直線振動熔接與軌道振動熔接等兩種技術(shù)是運用同一種作用原理。階段一，工件一被放置於下平臺，另一件將與其結(jié)合的工件二被定位於上平臺，階段二，藉由壓合兩工件磨擦振動發(fā)熱將接合面塑膠熔化。第13週驅(qū)動盒 上工件 下固定座 熔接區(qū)受支撐 電磁體 上固定座 下工件(靜止的) 階段一:直線振動熔接進(jìn)料 共振彈簧組 鎖固缸 上平臺 下平臺上升 階段二:模具閉合、熔接與鉗固 直線振動方向 驅(qū)

9、動盒 上工件 下固定座 熔接區(qū)受支撐 電磁體 上固定座 下工件(靜止的) 階段一:直線振動熔接進(jìn)料 共振彈簧組 鎖固缸 上平臺 下平臺上升 階段二:模具閉合、熔接與鉗固 直線振動方向 振動熔接什麼是振動熔接？磨擦振動發(fā)熱讓接合面塑膠熔化過程約在2秒鐘內(nèi)完成，接著，磨擦振動停止但加壓動作維持直到塑膠硬化形成堅固的結(jié)合。 第13週驅(qū)動盒 上工件 下固定座 熔接區(qū)受支撐 電磁體 上固定座 下工件(靜止的) 階段一:直線振動熔接進(jìn)料 共振彈簧組 鎖固缸 上平臺 下平臺上升 階段二:模具閉合、熔接與鉗固 直線振動方向 驅(qū)動盒 上工件 下固定座 熔接區(qū)受支撐 電磁體 上固定座 下工件(靜止的) 階段一:直

10、線振動熔接進(jìn)料 共振彈簧組 鎖固缸 上平臺 下平臺上升 階段二:模具閉合、熔接與鉗固 直線振動方向 振動熔接Notes for Designers 給設(shè)計師的提醒第13週品質(zhì) 振動熔接可以產(chǎn)生堅固密封的封口，均質(zhì)化的結(jié)合效果可在一些材料應(yīng)用上達(dá)成 。材料 熱塑性塑膠適合運用這個製程，一些以聚合物為基材的複合材料、熱塑性塑膠薄膜與織物，也都可以應(yīng)用振動熔接。一般應(yīng)用 雖然這個製程常應(yīng)用於汽車產(chǎn)業(yè)，它的應(yīng)用範(fàn)圍也逐漸而穩(wěn)定的擴(kuò)展，例如，醫(yī)療、消費性電子產(chǎn)品與白色家電業(yè) 。環(huán)境衝擊產(chǎn)生熔接時並未添加任何其他材料，製程中不會產(chǎn)生任何廢棄物。成本與生產(chǎn)速度模具須依工件個別需求設(shè)計製作，成型時間快速。振動熔接 應(yīng)用範(fàn)例振動熔接工件設(shè)計振動熔接最適合應(yīng)用於結(jié)合押出與射出成型塑膠零件，運用這個製程有兩個基本要求必須考慮，第一，設(shè)計上需要容許工件能進(jìn)行磨擦振動以產(chǎn)生所需熱能，振動面必須平坦或不可超過斜度10度，第二，工件設(shè)計必須顧慮能被穩(wěn)固地夾持固定，以確保振動時能傳遞足夠能量至接口部位。第13週振動熔接案例研究振動熔接汽車側(cè)燈提供廠商 Branson Ultrasonics一對分左右的汽車側(cè)燈被同時製作完成。 紅色反射片(如圖1)部份被置入下平臺。接著，側(cè)燈外殼(如圖2)被置入上平臺，並同時